L'industria delle batterie al litio ha fatto progressi significativi per soddisfare l'aumento delle esigenze di energia dell'elettronica e delle attrezzature, tra cui utensili elettrici, automobili e dispositivi medici. Negli ultimi due decenni, Varie dimensioni e forme di batterie al litio sono stati prodotti in risposta alla domanda fluttuante. I modelli di cellule cilindriche hanno visto una crescita massiccia, con i modelli 18650 e 21700 in competizione per dimensioni e capacità.
18650 basi delle celle della batteria
La cella della batteria del 18650, debuttata da Panasonic nel 1994 e ottimizzata nel 2013, misura 18 mm di diametro e 65 mm di lunghezza. Ha capacità che vanno da 1.200 mAh a 3.600 mAh e opera da circa 3,6 a 3,7 volt.
La domanda ha raggiunto il picco intorno al 2011 a causa dell'ascesa di veicoli elettrici come Tesla, droni e dispositivi medici, con conseguenti quasi 2,55 miliardi di celle prodotte quell'anno.
Tuttavia, la domanda è diminuita quando l'elettronica si sposta verso progetti più sottili che richiedono una potenza maggiore. Le preoccupazioni per la potenziale carenza di batterie per i veicoli elettrici hanno portato i produttori a celle di offerta eccessiva.
Per soddisfare la crescente necessità di batterie a capacità più elevata, potrebbero essere necessari modelli più recenti come il 21700.
21700 basi delle celle della batteria
Le 21700 cellule, introdotte nel 2017 da Panasonic e Tesla, misurano 21 mm di diametro e 70 mm di lunghezza.
Sono più grandi delle celle del 18650 e offrono una capacità da 4.000 a 5.000 mAh con una tensione nominale da 3,6 a 3,7 volt.
Disponibile come protetto (con caratteristiche di sicurezza) o non protette (senza sicurezza), queste batterie cilindriche possono essere piatte o avere un design a bottone, appositamente progettati per sostituire il 18650 nei veicoli elettrici.
18650 vs 21700 Confronto delle celle
Capacità cellulare
La capacità della batteria di 18650 celle è limitata a circa 3.600 mAh a causa delle loro dimensioni.
Al contrario, la batteria 21700 può raggiungere una capacità massima di 5.000 mAh, che rappresenta un aumento del 42%.
Costo
Le informazioni ufficiali di Tesla indicano che il sistema di batterie al litio 21700 costa $ 155/kWh, mentre il sistema 18650 costa $ 171/kWh, con una riduzione dei costi di circa il 9%.
Il costo più elevato del 18650 è dovuto alla necessità di più materie prime per raggiungere la stessa capacità. Ad esempio, una batteria da 100 ah richiede 20 unità di celle da 5.000 mAh 21700 ma necessita di 30 unità di 3.300 mAh 18650 celle.
Densità di energia
La batteria 21700 ha un densità di energia di quasi 300 wh/kg, mentre il 18650 raggiunge solo 250 WH/kg. Ciò significa che la densità energetica del 21700 è quasi il 20% superiore a quella del 18650.
Applicazione
- 21700: veicoli elettrici, utensili elettrici, elettronica ad alte prestazioni, droni
- 18650: torce, dispositivi di svapo, caricabatterie portatili
Anticipare le tendenze future nel settore delle batterie
I settori elettronici e automobilistici si stanno spostando su 21700 celle di litio per la sua efficienza di produzione e una maggiore capacità.
Mentre le celle a sacchetto possono avere costi di produzione più elevati, entrambe le celle 18650 e 21700 forniscono percorsi per la riduzione dei costi. I progressi tecnologici dovrebbero ridurre nel tempo i costi di fabbricazione delle cellule del sacchetto.
Il 21700 più lungo di runtime lo posiziona come un sostituto adeguato per il 18650; Tuttavia, i produttori useranno comunque 18650 celle in cui sono necessarie dimensioni più piccole o capacità inferiori.
Man mano che l'industria si evolve, le batterie leggere con progetti adattabili rimarranno richiesti, spingendo uno spostamento verso celle a capacità più elevata consentendo transizioni fluide dal 18650 al 21700 senza riprogettazioni complete.
Conclusione
I produttori di celle di alto livello si stanno spostando dal modello cellulare del 18650 al 21700. Man mano che questo progetto diventa più comune, emergeranno variazioni in base alle esigenze dell'applicazione. Una considerazione chiave è il potenziale per le celle piatte; Se una cella piatta corrisponde alle prestazioni di un 21700 cilindrico, la domanda aumenterà.
Tuttavia, la domanda per il 18650 cellule continuerà in applicazioni militari, mediche e automobilistiche. Poiché il mercato satura con 21700 progetti, i produttori possono ridurre la produzione di 18650 batterie. Consultare con a produttore del pacco batteria Come Holo Battery può aiutare le aziende a valutare le attuali esigenze della batteria e anticipare i cambiamenti futuri man mano che le tecnologie si evolvono.
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